A Eletrônica de Potência
Por: Douglas Paiva • 19/9/2018 • Relatório de pesquisa • 1.651 Palavras (7 Páginas) • 128 Visualizações
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CAMPUS SOBRAL
PET-PROGRAMA DE EDUCAÇÃO TUTORIAL
CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA
ORIENTADOR DE PESQUISA:
MARCUS ROGÉRIO DE CASTRO
TEORIA DAS POTÊNCIAS INSTANTÂNEAS
Douglas de Paiva Avelino.
SOBRAL – CE
2017
Lista de figuras
Figura 1 - Gráfico das tensões de um sistema com 4 fases. 6
Figura 2 - Sistema trifásico equilibrado. 6
Figura 3 - Sistema trifásico desequilibrado. 7
Figura 4 - Sistema trifásico desbalanceado e distorcido. 7
Figura 5 - Equacionamento das componentes simétricas. 9
Figura 6 - Equacionamento da inversa das componentes simétricas. 9
SUMÁRIO
1. Introdução 4
2. Teoria p-q 5
3. Teoria das Potências Ativa e Reativa Instantânea 5
3.1. Sistemas polifásicos genéricos 5
3.2. Componentes simétricas 8
4. Conclusão 10
5. Referências bibliográficas 11
- Introdução
A pesquisa que será detalhada aqui refere-se ao estudo da Eletrônica de Potência que por sua vez pode ser entendida como uma tecnologia recente na qual é utilizada no processamento da energia elétrica destinado a obter maior eficiência (visando menor desperdício) e qualidade (no que diz respeito a energia limpa) nos processos de conversão de energia. Seu funcionamento ocorre com a aplicação de dispositivos semicondutores, um exemplo básico: o diodo, operando no estado de chaveamento, destinados a realizar o controle do fluxo de energia que se transportam entre as fontes e cargas e também na conversão de tensões e correntes que estejam desiquilibradas ou distorcidas.
Essa tecnologia surgiu por volta de 1920 e desde então até meados 1950 verificou-se pouco avanço em seu desenvolvimento até ser descoberto o tristor, o que facilitou muito no progresso desta ciência, porque antes disso eram empregados dispositivos volumosos, que necessitavam de manutenção constante e de baixo rendimento. Um exemplo que pode ser citado é a válvula a vácuo.
Os dispositivos semicondutores que passaram a ser utilizados apresentam vantagens em relação aos mais antigos devido a pouca necessidade de manutenção, alto rendimento e baixo desperdício de energia.
Porém para iniciar o estudo dessa ciência é preciso ter previamente outros conhecimentos que servirão como base para prosseguir com a pesquisa, portanto será estudado primeiramente a teoria das potências instantâneas, no qual aqui será dado maior ênfase.
- Teoria p-q
A teoria das potências real e imaginária Instantânea, ou seja, a teoria p-q é a mais utilizada nos processos de análise de circuitos e sistemas de potência, isto é, é a mais aceita e pode ser usada na maioria dos casos. Tal teoria apresenta limitações no que diz respeito a sua aplicação, apesar de ser aceita na maioria dos casos, como foi dito anteriormente, pois ela foi desenvolvida de forma que se trabalhasse apenas com circuitos em regime estacionário, ou seja, o circuito em estado equilibrado e sem presença de distorções quando se trata de alimentação monofásica. Se o circuito for alimentado por uma tensão trifásica a teoria funciona com a fonte balanceada.
Agora quando temos casos em que a alimentação do circuito é desequilibrada, por exemplo, sem uma das fases a teoria p-q não é utilizável.
Com isso vemos que essa teoria das potências ativas e imaginaria foi feita para ser utilizada em sistemas monofásicos a priori e foi estendida ao sistema trifásico como se não houvesse interligação entre as fases, como se cada uma fosse independente uma da outra, melhor dizendo ela funcionaria corretamente se tivesse um fio de neutro para cada fonte.
- Teoria das Potências Ativa e Reativa Instantânea
Foi visto anteriormente que a teoria p-q não atua em certos casos específicos, por causa disso foi desenvolvido em 1983 a teoria das potências ativa e reativa instantânea que poderá ser usada de forma geral, abrangendo todos os casos, isto é, os sistemas podem ser desiquilibrados ou não e distorcidos ou não distorcidos.
- Sistemas polifásicos genéricos
Quando nos deparamos com um sistema polifásico, ou seja, com n fases como podemos observar na figura 1 abaixo, pode-se utilizar as teorias vista anteriormente dependendo das características do sistema.
Figura 1 - Gráfico das tensões de um sistema com 4 fases.
[pic 2]
Para melhor explicar a teoria das potências ativa e reativa peguemos em circuito genérico alimentado por 3 fases. Abaixo na figura 2 vemos o gráfico do circuito trifásico balanceado.
Figura 2 - Sistema trifásico equilibrado.
[pic 3]
Em seguida, observemos na figura 3 o mesmo circuito, porém desequilibrado.
Figura 3 - Sistema trifásico desequilibrado.
[pic 4]
Agora na figura 4, o circuito desbalanceado e distorcido.
Figura 4 - Sistema trifásico desbalanceado e distorcido.
[pic 5]
Vemos nas figuras acima que um circuito pode se enquadrar em qualquer um dos casos. O equacionamento matemático para um sistema genérico trifásico considerando-o desbalanceado e com harmônicos pode ser descrito da seguinte forma:
[pic 6]
[pic 7]
A partir dessas equações podemos descrever todas as fontes de tensão ou corrente com seus respectivos harmônicos (componentes da frequência fundamental, que quando somadas com o sinal original formam uma onda distorcida).
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